Samplanering av trafikpåverkande åtgärder och trafikflöden

Foto DenysBilytskyi, Mostphotos

Samplanering av trafikpåverkande åtgärder och trafikflöden

Resultat från FoI-projektet SATT, modellstudie Presentation på KAJT höstmöte, 2021-11-23

Joel Sultan Tomas Lidén

Chengxi Liu Martin Aronsson

Eddie Olsson

Agenda

1. Process, utmaningar, behov 2. Översikt av projektet

3. Två-delad modell och schemaläggning banarbeten 4. Trafikpåverkan och modell för trafikflöden

5. Sammanfattning, fortsatt arbete

TPÅ-PROCESSEN

TRAFIKALA EKONOMISKA

RESURSMÄSSIGA

g

PROJEKTTEKNISKA UTVECKLING OCH MÅL

ANLÄGGNINGSMÄSSIGA MÅL OCH

ANLÄGGNINGSMÄSSIGA KRAV

FRA MKO ML IG HE T

Förändrade förutsättningar/

budget -UH -PL

Resursbrist Internt -projektledare

Externt -Entreprenörer

(spår, kontaktledning,

mm)

- Projektet identifierar nya behov för trafikpåverkan

- Risker faller ut i planeringen vilket försenare projektet

- Trafikala konflikter -Omledningsbana har för

dålig standard -Framkomlighetskrav från vägtrafik som inte

uppfylls - För komplext för kapacitetstilldelning

Preliminär planering 2021-09-15

Stockholm Uppsala Gävle

Hallsberg Storvik

Avesta Krylbo

Frövi

Eskilstuna Västerås Borlänge

Ställdalen Ludvika

Kil

Hovsta

Flen Kolbäck

Fagersta Sala

Nykroppa Kristinehamn

T25-28: Hagalunds bangård, ombyggnad (4927) T24-27: Stockholm C/Nord, spårbyte (2230) T27: Stockholm C, växelbyte (15786) T25-28: Uppsala plankorsningar (B11062) T28: Ostkustbanan Fyrspår (8095) T27: Förlängning till 750 m långa spår, Gräsberg (15349)

T28: Ktl-upprustning, Borlänge rbg (17331)

T27-28: Silverhöjdenspåret Kontaktledningsbyte, Grängesberg-Ställdalen (17327)

T24-26: Paket Dalabanan, Avesta Krylbo-Uppsala (Punkt 16-utredning pågår)

T25-27: Godsstråket, kapacitet, db Avesta Krylbo-Dalslund (B31P017) T25: FÖ-lina, Krylbo-Skinnskatteberg-Frövi (15462)

T24-25: Mötesspårsförlängning Morshyttan (15341) T24: Fors växelbyte (18081)

T24: Kapacitetshöjande åtgärder, Storvik-Avesta Krylbo (16914) T25-26: Kapacitetshöjande åtgärder, Avesta Krylbo-Frövi (21566) T26: FÖ-lina, Avesta Krylbo-Skinnskatteberg-Frövi (15462)

T25-26: Fagersta station plattformsåtgärder (19723) T24-26: Åtgärder Fagersta C (18712)

T24-25: Fagersta bg, ktl byte (18858) T26: Fagersta växelbyte (10241)

T24-26: Bangårdsombyggnad, Avesta Krylbo bangård (18157) T24-25: Avesta Krylbo plattform (16025)

T25: Frövi bangårdsombyggnad (16620)

T26-28: Kontaktledningsupprustning + FÖ, Hallsberg-Örebro-Frövi (15574)

Jädersbruk

T24-28: Projekt Mälarbanan (B30P800)

T25-28: Utbyte av 8 signalställverk modell 85 och hybridlinjeblock till ERTMS, Västerås norra-Kungsängen, (17271)

T25: FÖ-lina, Västerås-Bålsta (9808)

T25: Ktl-ombyggnad Grillby Enköping Uppspår 6km (17286) T25-27: Utbyte 3 signalställverk, Munktorp-Köping-Valskog (17322)

T25: Spår och växelbyte, Ålsäng-Jädersbruk (19135)

T24: Kolbäck-Dingtuna-(Västerås C) utbyte av ställverk (14115) T24-25: Spår-, räls och växelbyte, Tillberga-Jädersbruk & Eskilstuna-Kolbäck,

(10398)

År T24-T28

T27-28: Kil ställverksbyte (8412)

T27: Trimningsåtgärder vid Kil ställverksbyte (16175)

Projektinnehåll

• Kartläggning: litteraturstudie + inventering av krav och behov

• Modellstudie: undersöka alternativ + experiment i forskningsmiljö

• Prototyp för beräkning av trafikpåverkan som en viss banarbetsplan ger på en

specifik tågplan (utan anpassningar)

Resultat av kartläggning

Inga existerande modellansatser hittade i forskningslitteraturen Krav och framtida önskemål listade för

• Representation (geografi, banarbeten/TPÅ, trafik)

• Målfunktion och frihetsgrader

• Villkor och begränsningar

• Tidsupplösning

=> Avgörande skillnader mellan TPÅ och trafik

Geografi Bandelar Grundkapacitet

Banarbeten

Aktivitets-sekvenser Kapacitets-nedsättningar Resurs-behov

Trafik

OD-relationer Rutt-alternativ Min. körtider

Resurser Tillgång

Tidsrestriktioner

Målfunktion

1. Minsta trafikpåverkan 2. Utjämnat resursbehov

Frihetsgrader / beslut Förskjutning av aktiviteter Rimligt anpassad trafik

Tidsupplösning

Arbeten: dag, del av dag

Trafik: 2-5 perioder per dag

Delrapport inom kort på DiVA

Modellstudie: Två-nivå-modell

• Övre nivå för att schemalägga arbeten

• MIP-modell

• Undre nivå för att ta fram trafiktilldelning

• Flödesmodell

• Även undersökt DTA

• Implementerat och testat i modelleringsmiljö

• Varje nivå för sig, ihopkoppling i nästa projekt Möjliggör olika representation (tid, upplösning), formulering, målfunktioner etc

Schemalägg arbeten

Gör trafiktilldelning

Störda dagar Omfördelad

trafik

Modell för att schemalägga banarbeten

Schemalägga banarbeten

• Detaljerad MIP-formulering

• Kodning och testning i MiniZinc

• Något svag prestanda vid stora frihetsgrader (stora symmetrier)

• Provat effekt av olika förbättringsidéer, villkor, begränsningar etc

• Avgränsningar vad gäller storlek (planeringshorisont) hjälper

• Lösa stegvis för att etablera giltiga gränsvärden fungerar

• Trafikblockering / kostnad

• Resursutnyttjande

• Sedan sammanvägt (med gränsvärden för trafik och resurser)

Modellöversikt

• Besluts-/huvudvariabler (binära)

• 𝑠 _! : Om projekt u schemaläggs eller ej

• 𝑦 _!"# : Om aktivitet w i projekt u pågår under tidsperiod t eller ej

• 𝑧 _!"# : Om aktivitet w i projekt w startar i tidsperiod t eller ej

• Status-/stödvariabler (reella)

• 𝑞 _$ : Max användning av resurs k (i någon tidsperiod)

• 𝑥 _# ^%,' : Max trafikblockering under tidsperiod t

• … och några till

• Villkor

• Aktivitetslängder, ordning, separation, resursanvändning, trafikblockering etc

0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 y

y

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 Min/max separation

Inställelse Resurs-

kostnad Trafik-

påverkan

Testfall

• Tre projekt

• 3, 7, 5 aktiviteter

• Över olika länkar

• Varierande längder, resursförbrukning och trafikblockering

P1

P3

P2

Resultat

• Problemstorlek (variabler x villkor) (2k x 4k) – (3k x 6k)

• Lösningstid (till optimalitet) 1 s – 5 min Resursförbrukning

Trafik påverkan

1+10 2+26

11.5 14.1 20.4

Minimera trafikstörning Minimera resursförbrukning

Sammanvägd lösning

Trafikaspekten – olika alternativ

• Övre nivå för att schemalägga arbeten

• MIP-modell

• Undre nivå för att ta fram trafiktilldelning

• Optimerande flödesmodell (strax)

• Alternativ: dynamisk trafiktilldelning (DTA), teknik från vägsidan

• Prototyp för att utvärdera en specifik plan (TDA)

Schemalägg arbeten

Gör trafiktilldelning

Störda dagar Omfördelad

trafik

TDA

Beräkna påverkan Tågplan

Banarbetsplan

Påverkade tåg och relationer

Dynamisk trafiktilldelning (DTA) för tågtrafik

• Provat med MATSim (utvecklat för bil- och kollektivtrafik)

• Motiv: klarar stora mängder trafik (bilar, personer, mm), och många OD- relationer, i stora nätverk.

• Tidtabell behövs inte som indata

• Hög upplösning (tid, länkar, etc)

• Implementerat logik för enkelspår, kapacitetsreduktion vid arbeten etc

• Verifierat på små exempelnätverk

• Ger en jämviktslösning (giltig tågföring) – ingen ”aktör” kan hitta en billigare väg

• Inte systemoptimalt, men liknar hur oberoende operatörer agerar

Länk: DiVA

Prototyp (TDA) och modell för trafikflöden

• Separat presentation

Sammanfattning / slutsatser

• Nått längre än förväntat

• Två-nivå-modell hanterar skillnaderna mellan banarbeten och trafikflöden

• Fungerande MIP-modell för banarbeten

men inte kopplat ihop trafik- och banarbetsmodellerna

• Mycket lovande flödesmodell för trafiken, även fristående

• Redan stort intresse från TTR / Sverige

• Undersökt dynamisk trafiktilldelning för tåg à flera intressanta möjligheter

• Prototyp för belastningsverktyg

• Fem matiga rapporter

Fortsatt arbete

Två fortsättningsprojekt

• SATT-BP (VTI/Tomas L)

Koppla ihop övre & undre nivå; större testfall; modell för flerårig planering

• SATT-TF (RISE/Martin A)

(Täckande) tjänstekatalog för tåglägen; Utveckla kapacitetsbegreppet för

”bandel”; Bidra till MVP 6 i TTR (kapacitetsmodell / visualisering); Del i

ihopkopplingen med ”övre nivå”

TACK!

Frågor?

Kontakt

• Joel Sultan: joel.sultan@trafikverket.se

• Tomas Lidén: tomas.liden@vti.se

• Martin Aronsson: martin.aronsson@ri.se